हजारों छोटे स्तंभों से ढकी नई प्लास्टिक फिल्म संपर्क में आने पर वायरसों को फाड़ सकती है
New plastic film covered in thousands of tiny pillars can tear apart viruses on contact
The textured acrylic plastic surface, inspired by insect wings, could help prevent the spread of major viruses.
कीटों के पंखों से प्रेरित, बनावट वाली एक्रिलिक प्लास्टिक की सतह, प्रमुख वायरसों के प्रसार को रोकने में मदद कर सकती है।
Think of how many surfaces you touch every day, from your kitchen bench to the hand rail on the bus or train, your work desk and your phone screen.
हर दिन आप कितने सतहों को छूते हैं, यह सोचिए—चाहे वह आपकी रसोई की मेज हो, बस या ट्रेन की हैंड रेल हो, आपका कार्य डेस्क हो या आपका फ़ोन स्क्रीन।
A range of nasty viruses and other germs can easily spread via these surfaces. The typical route of infection involves touching a contaminated surface – and then touching your eyes, nose or mouth.
विभिन्न प्रकार के हानिकारक वायरस और अन्य कीटाणु इन सतहों के माध्यम से आसानी से फैल सकते हैं। संक्रमण का सामान्य मार्ग एक दूषित सतह को छूना है – और फिर अपनी आँखों, नाक या मुँह को छूना है।
Of course, it’s possible to clean surfaces with chemical products. But these can wear off, harm the environment or contribute to antimicrobial resistance, where germs no longer respond to medicines because of repeated exposure.
बेशक, रासायनिक उत्पादों से सतहों को साफ करना संभव है। लेकिन ये घिस सकते हैं, पर्यावरण को नुकसान पहुँचा सकते हैं, या एंटीमाइक्रोबियल रेजिस्टेंस(antimicrobial resistance)में योगदान कर सकते हैं, जहाँ बार-बार संपर्क के कारण कीटाणु दवाओं पर प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।
In our new study, published in Advanced Science, colleagues and I created a thin plastic surface with tiny nanoscale features, billionths of a metre in size, that mimic the nanotextured surface of insect wings and can physically rupture viruses – specifically human parainfluenza virus type 3(hPIV-3).
हमारे नए अध्ययन में, जो एडवांस्ड साइंस(Advanced Science)में प्रकाशित हुआ है, मेरे सहकर्मियों और मैंने एक पतली प्लास्टिक की सतह बनाई जिसमें नैनोस्केल की छोटी-छोटी विशेषताएँ थीं, जो एक मीटर के अरबवें हिस्से के आकार की थीं। ये विशेषताएँ कीट पंखों की नैनो-टेक्सचर्ड सतह की नकल करती हैं और वायरस को भौतिक रूप से तोड़ सकती हैं – विशेष रूप से ह्यूमन पैराइन्फ्लुएंजा वायरस टाइप 3(hPIV-3)को।
This new material offers a cheap, scalable way to make surfaces such as phones and hospital equipment far less likely to spread disease.
यह नई सामग्री फ़ोन और अस्पताल के उपकरणों जैसी सतहों को बीमारी फैलाने की संभावना को बहुत कम करने का एक सस्ता, मापनीय तरीका प्रदान करती है।
The downsides of disinfectants
कीटाणुनाशकों के नुकसान
Current methods for combating the spread of viruses via surfaces usually involves cleaning to remove dirt and disinfection to remove hidden contaminants.
सतहों के माध्यम से वायरस के प्रसार से लड़ने के लिए वर्तमान तरीकों में आमतौर पर गंदगी हटाने के लिए सफाई और छिपे हुए दूषित पदार्थों को हटाने के लिए कीटाणुशोधन शामिल होता है।
Disinfectant must remain wet for some time to kill germs. This can be challenging in some real-world settings.
कीटाणुनाशक को कीटाणुओं को मारने के लिए कुछ समय तक गीला रहना चाहिए। यह कुछ वास्तविक दुनिया की सेटिंग्स में चुनौतीपूर्ण हो सकता है।
Surfaces can also be recontaminated quickly when other people touch them. And disinfection often involves the use of harsh chemicals which can damage equipment and the environment.
जब अन्य लोग सतहों को छूते हैं तो वे जल्दी से फिर से दूषित हो सकती हैं। और कीटाणुशोधन में अक्सर कठोर रसायनों का उपयोग शामिल होता है जो उपकरणों और पर्यावरण को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
Scientists have previously developed antiviral surface modifications. These strategies often involve incorporating materials such as graphene or tannic acid and other natural agents into personal protective equipment such as masks, gloves, goggles, hard hats, and respirators.
वैज्ञानिकों ने पहले एंटीवायरल सतह संशोधन विकसित किए हैं। इन रणनीतियों में अक्सर मास्क, दस्ताने, गॉगल्स, हार्ड हैट और रेस्पिरेटर्स जैसे व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों में ग्राफीन या टैनिनिक एसिड और अन्य प्राकृतिक एजेंटों को शामिल करना शामिल होता है।
These coatings are efficient. But they can pose a risk to human health. They can also be environmental hazards due to chemical leaching and have declining effectiveness over time as the potency of the active ingredients weakens.
ये कोटिंग्स कुशल होती हैं। लेकिन वे मानव स्वास्थ्य के लिए जोखिम पैदा कर सकती हैं। रासायनिक लीचिंग के कारण वे पर्यावरणीय खतरे भी हो सकती हैं और समय के साथ उनकी प्रभावशीलता कम होती जाती है क्योंकि सक्रिय तत्वों की शक्ति कमजोर हो जाती है।
A decade-long journey
एक दशक की यात्रा
Our journey toward a virus-bursting surface started more than a decade ago.
वायरस को फोड़ने वाली सतह की ओर हमारी यात्रा एक दशक से भी अधिक समय पहले शुरू हुई थी।
We initially aimed to engineer a surface so smooth that germs would simply slide off. Surprisingly, we discovered the opposite. Bacteria adhere quite readily to nanoscopically smooth surfaces.
हमारा शुरूआती लक्ष्य एक ऐसी सतह को इंजीनियर करना था जिस पर कीटाणु बस फिसल जाएं। आश्चर्यजनक रूप से, हमने इसका विपरीत पाया। बैक्टीरिया नैनोस्कोपिक रूप से चिकनी सतहों से आसानी से चिपक जाते हैं।
Nature offers examples of bacteria-free surfaces. Take the water-repelling wings of cicadas and dragonflies. While these wings are self-cleaning, they act less by repelling bacteria and more as natural bactericides. That is, they kill bacteria. Natural bactericides are nature-derived “agents” that can kill germs, rather than inhibit their growth.
प्रकृति बैक्टीरिया-मुक्त सतहों के उदाहरण देती है। सिकाड़ों और ड्रैगनफ्लाइज़ के जल-विकर्षक पंखों को लें। हालांकि ये पंख स्वयं-सफाई करने वाले होते हैं, लेकिन ये बैक्टीरिया को दूर भगाने के बजाय प्राकृतिक जीवाणुरोधी(bactericides)के रूप में कार्य करते हैं। यानी, वे बैक्टीरिया को मारते हैं। प्राकृतिक जीवाणुरोधी प्रकृति से प्राप्त “कारक” होते हैं जो वृद्धि को रोकने के बजाय कीटाणुओं को मार सकते हैं।
Experiments my colleagues and I did with gold-coated wings confirmed this bacteria-killing effect is not driven by surface chemistry, but rather by topography.
मेरे सहकर्मियों और मेरे द्वारा सोने से लेपित पंखों के साथ किए गए प्रयोगों ने पुष्टि की कि यह बैक्टीरिया-मारक प्रभाव सतह रसायन विज्ञान द्वारा नहीं, बल्कि स्थलाकृति(topography)द्वारा संचालित होता है।
The physical nanostructures on the surface essentially force bacterial cell membranes to stretch and rupture.
सतह पर भौतिक नैनोसंरचनाएं अनिवार्य रूप से जीवाणु कोशिका झिल्ली को खिंचाव और फटने के लिए मजबूर करती हैं।
Our earlier work showed that nanospike-covered silicon effectively destroys viruses on contact. But its rigid nature restricts its use on complex objects.
हमारे पहले के काम में दिखाया गया था कि नैनोस्पाइक से ढका सिलिकॉन संपर्क में आने पर प्रभावी ढंग से वायरस को नष्ट कर देता है। लेकिन इसकी कठोर प्रकृति जटिल वस्तुओं पर इसके उपयोग को सीमित करती है।
A lightweight, flexible and virus-bursting material
एक हल्का, लचीला और वायरस-विस्फोटक पदार्थ
In this new study, we addressed this problem by creating a virus-bursting material that was lightweight, cost-effective and flexible.
इस नए अध्ययन में, हमने एक वायरस-विस्फोटक पदार्थ बनाकर इस समस्या का समाधान किया जो हल्का, लागत प्रभावी और लचीला था।
This material is a thin acrylic film covered in thousands and thousands of ultra fine pillars. The nanotextured materials are smooth to touch. However, these nanopillars grab and stretch a virus’s outer shell until it ruptures. This kills viruses through mechanical force.
यह पदार्थ हजारों और हजारों अति सूक्ष्म स्तंभों से ढकी एक पतली एक्रिलिक फिल्म है। नैनो-टेक्सचर्ड सामग्री छूने में चिकनी होती है। हालांकि, ये नैनोपिलर एक वायरस के बाहरी खोल को पकड़ते हैं और उसे तब तक खींचते हैं जब तक कि वह फट न जाए। यह यांत्रिक बल के माध्यम से वायरस को मारता है।
Lab tests with hPIV 3, which causes bronchiolitis and pneumonia, found up to 94% of virus particles were ripped apart or fatally damaged within an hour of contact with this material.
hPIV 3 के साथ प्रयोगशाला परीक्षण, जो ब्रोंकियोलाइटिस और निमोनिया का कारण बनता है, में पाया गया कि इस पदार्थ के संपर्क में आने के एक घंटे के भीतर 94% तक वायरस कण फट गए या घातक रूप से क्षतिग्रस्त हो गए।
We discovered the distance between nanopillars matters far more than their height, with tightly packed pillars about 60 nanometres apart working best.
हमने पाया कि नैनोपिलरों के बीच की दूरी उनके ऊँचाई से कहीं अधिक मायने रखती है, जिसमें लगभग 60 नैनोमीटर की दूरी पर कसकर पैक किए गए पिलर सबसे अच्छा काम करते हैं।
The mould we used to create this material can be easily scaled to provide wide-ranging industrial opportunities, from food packaging to public transport systems to hospital equipment and office desks.
जिस साँचे का हमने इस पदार्थ को बनाने के लिए उपयोग किया, उसे खाद्य पैकेजिंग से लेकर सार्वजनिक परिवहन प्रणालियों, अस्पताल उपकरणों और कार्यालय डेस्क तक, विभिन्न प्रकार के औद्योगिक अवसरों को प्रदान करने के लिए आसानी से बढ़ाया जा सकता है।
Nanostructured surfaces are built for durability. But they are susceptible to the same physical, chemical, and environmental stressors as any other material, and will degrade over time.
नैनोसंरचित सतहें स्थायित्व के लिए बनाई जाती हैं। लेकिन वे किसी भी अन्य सामग्री की तरह ही भौतिक, रासायनिक और पर्यावरणीय तनावों के प्रति संवेदनशील होती हैं, और समय के साथ खराब हो जाती हैं।
Much remains to be discovered in the search for germ-free surfaces. But these nanotextured surfaces have enormous potential in the fight against viruses and provide an alternative to traditional, chemical-based methods.
कीटाणुरहित सतहों की खोज में अभी भी बहुत कुछ खोजा जाना बाकी है। लेकिन इन नैनो-टेक्सचर्ड सतहों में वायरस से लड़ने में अपार क्षमता है और ये पारंपरिक, रासायनिक-आधारित तरीकों का एक विकल्प प्रदान करती हैं।
Elena Ivanova does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
एलेना इवानोवा किसी भी कंपनी या संगठन के लिए काम नहीं करती हैं, न ही वह उनसे परामर्श करती हैं, न ही उनमें हिस्सेदारी रखती हैं या उन्हें फंडिंग प्राप्त करती हैं जिससे इस लेख से लाभ होगा, और उन्होंने अपने अकादमिक पद से परे कोई प्रासंगिक संबंध प्रकट नहीं किया है।
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